隧道知识讲座 3

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3、渗漏水对隧道工程耐久性的影响
我国上世纪七、八十修建的一批铁路隧道，由于 对隧道防水重视不够，导致个别隧道衬砌已酥 松，呈蜂窝状，大量裂缝有较多的CaCO3侵出， 混凝土表面存在大量密集白色斑痕，对衬砌混 凝土强度造成了严重破坏。我们经常看到，
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激光断面仪检测隧道断面
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3、隧道初期支护湿喷混凝土技术的应用 作为新奥法的三大要素之一，锚喷支护具有机动性、 及时性、与岩面密贴的工程特点。但由于干喷和潮喷混 凝土水灰比无法准确计量，致使质量难以控制。而湿喷 技术却不同，湿喷混凝土技术是将水泥、骨料、粉煤灰、 减水剂和水准确计量搅拌后再喂入专用机械，经软管输 送至喷嘴，借住高压风喷射至岩面的一种喷混凝土技术。 湿喷混凝土强度从水灰比准确控制、拌合及水化作用充 分以及速凝剂按比例计量添加等方面得到了充分保证， 从而使喷混凝土的质量能大幅度提高。也大大降低了回 弹率，相当于又间接地提高了生产效率；由于湿喷技术 能使粉尘浓度大幅度降低，机旁几乎没有粉尘，有效地 改善了洞内的作业环境，从而使洞内环境更容易达到新 验标所提出的职业健康标准。
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底板光爆效果
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采用全自动隧道断面检测仪可对断面进行放样和检 测。采用全自动隧道断面检测仪对开挖断面进行放样， 加快了放样速度，提高了放样精度，减少了人工计算和 放样可能产生的错误，提高超欠挖控制的水平，保证隧 道开挖质量，降低超挖回填费用和欠挖处理费用。采用 全自动隧道断面检测仪可对开挖断面进行快速检测，从 而可及时对隧道开挖的超欠挖情况进行分析，找出原因， 及时采取措施，提高超欠挖控制的水平，保证隧道开挖 质量，降低超挖回填费用和欠挖处理费用，从而真正实 现对隧道开挖质量的动态控制。同样，采用全自动隧道 断面检测仪可对初支后的断面、衬砌后的断面进行快速 检测，及时掌握初支和衬砌断面情况，分析可能存在的 问题，找出原因，及时采取措施，提高初支和衬砌质量 控制水平，减少对质量问题的处理费用。
防火罩
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红石岩隧道出口安装了全自动瓦斯监测 系统，当瓦斯浓度超限后系统自动切断洞 内电源，有效防止了瓦斯爆炸的发生。
全自动瓦斯检测仪探头
水炮泥
全自动瓦斯检测仪
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防爆变压器
防爆灯
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混凝土工程发生碱骨料反应需要具有三个 条件。
首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外 加剂和水中含碱量高； 第二是骨料中有相当数量活性成分；
第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气 供应。
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7、初期支护锚杆、拱架、钢筋网、二次衬砌钢 筋的耐久性的影响因素及保证措施 初期支护锚杆、拱架、钢筋网、二次衬砌钢筋的 破坏主要表现为钢筋的锈蚀和脆性断裂。 其一表现为钢材在外部介质作用下发生电化反应， 逐步生成氢氧化铁等即铁锈 。 其二，氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作 用。 其三，钢材在拉应力和腐蚀性介质共同作用下形 成的脆性断裂 其四，钢材的氢脆现象，即受力锚杆、拱架或钢 筋在酸性与微碱性的介质中发生脆性断裂。
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光面爆破效果
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采用专用辅助设施钻设底板眼
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炮 眼 痕 迹
炮 眼 痕 迹
左侧边墙光报效集团有限公司合武铁路安徽段三标项目经理部
2、隧道全断面光面爆破技术和全自动隧道断面检测仪的应用 以往说的光面爆破技术通常是指将隧道的拱部和墙部开挖按 光面爆破进行设计，并使其爆破后周边眼的炮眼痕迹率达到一定 的值，但对隧道底部、墙角、仰拱、水沟、洞室的开挖并没有按 光面爆破进行设计，造成爆破后隧道底部、墙角、仰拱、水沟、 洞室部位出现大量的超欠挖，一方面要花大量的费用进行超挖回 填和欠挖处理，另一方面也将给高速列车的正常运营留下隐患。 列车通过时，会给隧道底板以极大的冲击力。当隧道底部超挖回 填不密实、超挖回填量过大、底板混凝土厚度大小差异较大或局 部欠挖处理不到位时，冲击力作用于底板将产生大量的应力集中， 从而使底板很快被破坏。随着铁路客运专线的建设，对隧道底部、 墙角、仰拱、水沟、洞室的开挖成形提出了越来越高的要求，按 传统的光面爆破概念进行隧道开挖以无法达到要求。 为此，我单位提出了全断面光面爆破技术的概念，即是对隧 道的拱部、墙部、底部、墙角、仰拱、水沟、洞室的每个部位均 按照光面爆破进行设计，同时爆破后相应的周边眼的炮眼痕迹率 应达到一定的值。
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2、二次衬砌和初期支护混凝土裂缝对隧道工 程耐久性的影响
主要表现为表面裂缝将降低钢筋混凝土中钢筋或 拱架保护层的厚度，加快混凝土表层的碳化速度， 延伸至内部裂缝将使钢筋或拱架混凝土失去保护 层并很快锈蚀，加快整个混凝土的碳化速度，贯 穿裂缝将会造成隧道的渗漏水等。对于钢筋混凝 土，裂缝的存在会加快钢筋锈蚀，同时因钢筋锈 蚀引起的体积膨胀又会产生更多的裂缝，这样就 形成了一个恶性循环，衬砌结构将很快被破坏。
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各隧道发生可燃气体燃烧 后，立即成立瓦斯隧道施工 安全领导小组，制订紧急预 案。所有施工人员均进行瓦 斯隧道施工技术培训，集中 学习瓦斯隧道施工安全知识， 进行应急预案演练，现场施 工管理和作业人员参培率达到
100％。
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六、隧道施工的几项技术措施
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1、瓦斯隧道施工技术 自2005年10月28日起，某工程红 石岩隧道出口、周家坳隧道进口、汀 筒沟隧道进口、九斗冲隧道和乔家山 隧道出口等五个隧道工点先后发生不 明气体燃烧现象，中国矿业大学现场 检测化验发现围岩内含多种有毒有害 气体，后经建设单位组织相关科研单 位专家鉴定为瓦斯隧道。施工过程中， 最高瓦斯浓度达1.3％。
隧道施工电气设备全部采用防爆阻燃型，汽车尾气处理安装 防爆装置，洞内禁止烟火，洞口设立值班房，对出入人员进行 登记，隧道开挖爆破采用水泡泥防火降尘，认真开展超前地质 预报。成立通风管理与瓦斯监测小组，专门负责隧道通风与瓦 斯监测，配备便携式瓦斯检测仪，坚持一炮三检制度，对管段 内瓦斯隧道进行统一管理。项目经理部每天收集检测结果，遇 到异常情况随时与工区进行沟通。
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第六章 复合式衬砌环向裂缝间距、每循环衬砌 长度和裂缝宽度计算 ㈠、环向裂缝间距计算（不考虑隧道超欠挖） 最大裂缝间距
最小裂缝间距 平均裂缝间距
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最大裂缝宽度 最小裂缝宽度 平均裂缝宽度
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五、高度重视隧道工程的耐久性问题 1、世界、中国对工程耐久性的研究，隧道工程对耐久性 研究的不足，新规范对耐久性的重视 据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值 约爲6万亿美元，每年所需维修费或重建费约爲3千亿美元。 目前，我国的基础设施建设工程规模宏大，每年高达２万 亿元人民币以上，但我国对工程耐久性的研究还非常不深 入，一段时间以后後，这些工程也将进入维修期，所需的 维修费或重建费将更爲巨大。 工程耐久性是指工程在设计寿命周期内，在正常维护下， 必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指工程 在抵抗周围环境各种因素的作用下，仍能保持原有设计性 能的能力。隧道工程的耐久性包括初期支护锚杆、拱架、 钢筋网的耐久性、初期支护混凝土的耐久性、二次衬砌钢 •3 筋的耐久性和二次衬砌混凝土耐久性。
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湿喷混凝土
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TK500湿喷机
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4、隧道全过程防排水施工技术 中铁隧道集团有限公司合武铁路安徽段三标项目经理部 为了满足新验标的要求，我们提出了全过程防排水 施工技术的概念，即是在隧道的开挖、初支、衬砌各个 阶段均做好相应的防排水施工，制定相应的质量标准， 并将每一个阶段的防排水工作作为整个隧道防排水施工 的一部分进行施工组织和质量检查。根据隧道穿越周边 地层含水情况，在隧道开挖前进行预注浆堵水；在隧道 开挖后、初喷完成后和复喷完成后分三个阶段检查岩壁 和喷混凝土面的渗漏水情况，并相应进行注浆堵水、管 道引排水和散水集中处置。处置应达到二级防水标准后 才严格按规范要求进行排水软管的安设、无纺布的挂铺 和防水板的挂铺，并对安设和挂铺质量进行检查；灌注 衬砌混凝土前，对防水板表面进行检查，看有无孔洞、 灼伤、焊缝处是否搭接牢固，确认已达到一级防水标准， 无任何渗水，并安装止水带后，才进行衬砌混凝土灌注。 •28
凡是衬砌渗水处往往在衬砌表面附着有 白色物质，这就是混凝土中侵出的CaCO3。
过去我们往往只重视二次衬砌的防水，而不重视 初期支护的防水
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4、二次衬砌、初期支护钢筋保护层和混凝土密实性 对隧道工程耐久性的影响 混凝土碳化的概念： 对于钢筋混凝土而言，本来水泥在水化过程中生成 大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢 氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作 用，使钢筋表面生成难溶的Ｆｅ2Ｏ3和Ｆｅ3Ｏ4， 称为纯化膜，但当空气中ＣＯ２气、水及一些离 子渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后 生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低，这个过程 称为混凝土碳化，又称作中性化，其主要化学反 应为：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2＝ＣａＣＯ3＋Ｈ2 Ｏ。